中國科學技術大學地球和空間科學學院汪毓明教授領導的日地物理研究組與其合作者，利用美國國家航空航天局的范艾倫探測器高分辨率數(shù)據(jù)，首次證實了全球范圍內(nèi)超低頻波對輻射帶高能電子的徑向擴散加速過程。國際著名學術期刊《自然?通訊》近日在線發(fā)表了這一研究成果。

    范艾倫輻射帶是指近地空間中環(huán)繞地球的兩層巨型“輪胎狀”的高能粒子輻射層。外輻射帶包含大量速度接近光速、能量高達幾個兆電子伏特的電子，分布在距離地心3?8個地球半徑的廣闊空間區(qū)域。這些極端高能的電子經(jīng)常受到太陽活動的影響而發(fā)生劇烈變化，對在軌航空航天系統(tǒng)，如軍事、導航、通訊和氣象衛(wèi)星等造成嚴重威脅。

    輻射帶高能電子可能的形成機制主要有兩種：一是超低頻（毫赫茲）波驅(qū)動低能電子朝向地球擴散并將其加速到高能段；二是甚低頻（千赫茲）合聲波直接加速當?shù)仉娮佣桓淖兤渑c地球的相對距離。以往的研究普遍強調(diào)了甚低頻合聲波對于輻射帶電子的加速作用，而無法準確評估超低頻波可能的加速效應。

    該研究組與長沙理工大學、北京大學以及美國多所研究機構合作，利用范艾倫探測器提供的高分辨率數(shù)據(jù)，研究了非磁暴時段輻射帶電子演化過程。數(shù)據(jù)顯示，在不存在甚低頻合聲波的條件下，超低頻波能夠近似周期性地調(diào)節(jié)高能電子強度，在10個小時內(nèi)，驅(qū)動外輻射帶內(nèi)邊界朝向地球移動0.3?0.8個地球半徑，使得相關區(qū)域高能電子強度提升1個數(shù)量級。

    這一成果對于理解輻射帶動力學行為、預報近地空間天氣環(huán)境和保障航空航天安全，具有重要意義。